高分子材料——5.力学性能-.ppt

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1、第五章高聚物的力学性能§5.1概述1-1描述力学性能的基本物理量1-2高聚物力学性能的特点§5.2高聚物的拉伸行为2-1应力应变曲线2-2玻璃态非晶高聚物的拉伸2-3结晶高聚物的拉伸2-4真应力-应变曲线及其屈服判据§5.3高聚物的强度3-1拉伸强度3-2冲击强度§5.1概述1-1描述力学性质的基本物理量应力;应变(形变);模强度;硬度等拉伸强度(断裂强度)σ;断裂伸长率ε三种基本的应变类型简单拉伸简单剪切均匀压缩三种基本应变的模量拉伸:杨氏模量E(MPa)σ-应力ε-应变F-拉伸力AO-试样原始截面积lO-试样原始长度Δl-伸长长度三种基本应变

2、的模量剪切:剪切模量:G(MPa)σs―剪切应力γ―剪切应变=tgθ三种基本应变的模量压缩:体积模量B(Kg)P―流体静压力ΔV―体积变化VO―原始体积三种应变模量的关系对于各向同性的材料有E=2G(1+ν)=3B(1-2ν)ν(泊松比):横向形变与纵向形变之比一般材料ν约为0.2~0.5注意!上述四个参数中只有两个是独立的不同材料的泊松比材料名称泊松比材料名称泊松比锌0.21玻璃0.25钢0.25~0.35石料0.16~0.34铜0.31~0.34聚苯乙系0.33铝0.32~0.36聚乙烯0.38铅0.45赛璐珞0.39汞0.50橡胶类0.49

3、~0.50常用的几种力学强度拉伸强度σt=P/bd（最大负荷/截面积)Mpa1Mpa=9.8kg/cm2≈10kg/cm2弯曲强度σf=1.5(Plo/bd)MPa冲击强度σi=W/bdKgcm/cm2注意!不同方法测量结果会有不同常见塑料的拉伸和弯曲强度塑料名称拉伸强度（MPa）伸长率%拉伸模量（GPa）弯曲强度（MPa）弯曲模量（GPa）低压聚乙烯22～3960～1500.84～0.9525～401.1～1.4聚苯乙烯35.2～63.312～252.8～3.561.2～98.4ABS塑料16.9～63.310～1400.7～2.925.3～9

4、4.93.0有机玻璃49.2～77.32～103.291.4～119聚丙烯33.7～42.2200～7001.2～1.442.2～56.21.2～1.6聚氯乙烯35.2～63.320～402.5～4.270.3～112尼龙6683603.2～3.3100～1102.9～3.0尼龙674～781502.61002.4～2.6尼龙101052～55100～2501.6891.3聚甲醛62～6860～752.891～922.6聚碳酸酯6760～1002.2～2.498～1062.0～3.0聚砜72～8520～1002.5～2.9108～1272.8聚酰

5、亚胺94.568＞1003.2聚苯醚86.5～89.530～802.6～2.898～1372.0～2.1氯化聚醚42.360～1601.170～770.9线性聚酯802002.9117聚四氟乙烯14～25250～3500.411～141-2高聚物力学性能的特点高弹性——高聚物特有显示高弹性的温度范围(Tg~Tf)分子量温度范围(Tg~Tf)增宽(Tg~Tf)的范围决定了橡胶的使用温度范围1-2高聚物力学性能的特点粘弹性——力学行为对温度和时间有强烈的依赖关系为高聚物独特的力学行为σ（应力）ε（应变）在研究高聚物力学行为T（温度）时必须同时考虑t（

6、时间）1-2高聚物力学性能的特点比强度特高比强度——单位重量材料能承受的最大负荷几种金属材料和塑料(增强)的比强度材料名称比重拉伸强度（MPa）比强度高级合金钢8.01280160A3钢7.8540050铝合金2.8420160铸铁7.424032聚乙烯0.953031.6尼龙661.128374.1玻璃增强尼龙661.3～1.598～218143聚酯玻璃钢1.8290160环氧玻璃钢1.73500280酚醛玻璃钢1.75200115玻璃增强聚碳酸酯1.4120～13092.9玻璃增强聚乙烯1.16357.3玻璃增强聚丙烯1.05～1.2442～

7、6350.8玻璃增强聚苯乙烯1.2～1.363～8464.6玻璃增强聚砜1.4512686.9玻璃增强ABS1.23～1.3659～13397.8§5.2高聚物的拉伸行为2—1应力σ～应变ε曲线最常用于描述高聚物的力学性能应力～应变曲线的形状取决于:化学组成,结构化学结构分子量及其分布支化交联结局及取向物理结构晶区大小与形状加工形态试验测试条件——温度、速率等典型的σ～ε曲线012345121086420,1000psi1psi=6890Pa注意细颈现象典型的σ～ε曲线屈服点Y:dσ/dε=0Y前部——弹性区域E大形变小可逆Y后部——塑性区域

8、E小形变大不可逆拉伸(断裂)强度σX屈服点Y前断裂——脆性断裂屈服点Y后断裂——韧性断裂五个重要性质：(1)杨氏模量(2)屈服强度(3)